【列管式换热器计算公式】列管式换热器是一种常见的热交换设备，广泛应用于化工、石油、制药等行业。其设计与计算涉及多个关键参数和公式，合理选择和应用这些公式对确保换热器的高效运行至关重要。本文将总结列管式换热器的主要计算公式，并以表格形式进行展示，便于查阅和理解。
一、基本概念
列管式换热器由一系列管束组成，通过管壁实现冷热流体之间的热量交换。其核心参数包括：
- 热流量（Q）
- 传热系数（K）
- 传热面积（A）
- 平均温差（ΔT）
- 流体流速（v）
二、主要计算公式
| 公式名称 | 公式表达式 | 说明 |
| 热量传递基本公式 | $ Q = K \cdot A \cdot \Delta T $ | Q为热流量；K为总传热系数；A为传热面积；ΔT为平均温差 |
| 总传热系数公式 | $ \frac{1}{K} = \frac{1}{\alpha_1} + \frac{\delta}{\lambda} + \frac{1}{\alpha_2} $ | α₁、α₂分别为冷热侧的对流传热系数；δ为管壁厚度；λ为管壁导热系数 |
| 对流传热系数（强制对流） | $ \alpha = C \cdot Re^n \cdot Pr^m \cdot \left( \frac{\mu}{\mu_w} \right)^{0.14} $ | C、n、m为经验常数；Re为雷诺数；Pr为普朗特数；μ为粘度，μ_w为壁面粘度 |
| 换热面积计算 | $ A = \frac{Q}{K \cdot \Delta T} $ | A为所需传热面积 |
| 流体流速计算 | $ v = \frac{q_v}{A_c} $ | q_v为体积流量；A_c为流通截面积 |
| 温差修正系数 | $ \Delta T_{\text{avg}} = \Delta T_{\text{lmtd}} \cdot F $ | ΔT_lmt为对数平均温差；F为温差修正系数 |
三、常用参数及单位
| 参数 | 单位 | 说明 |
| Q | W 或 kJ/s | 热流量 |
| K | W/(m²·℃) | 总传热系数 |
| A | m² | 传热面积 |
| ΔT | ℃ | 平均温差 |
| α | W/(m²·℃) | 对流传热系数 |
| Re | - | 雷诺数 |
| Pr | - | 普朗特数 |
| μ | Pa·s | 动力粘度 |
四、设计流程简要
1. 确定热负荷 Q：根据工艺要求计算冷热流体的热交换量。
2. 选择流体流向：确定并流或逆流方式。
3. 计算平均温差 ΔT：采用对数平均温差法。
4. 估算传热系数 K：根据流体性质和流动状态估算。
5. 计算所需传热面积 A：根据公式 A = Q / (K·ΔT)。
6. 选择管径和管长：根据面积需求选择合适的管子尺寸。
7. 校核流速和压降：确保流体流速在合理范围内，避免过大压降。
五、注意事项
- 传热系数受流体物性、流速、温度等因素影响较大，需结合实验数据或经验公式进行估算。
- 温差修正系数 F 取决于换热器结构和流体流动方式，应参考相关手册或软件计算。
- 实际设计中还需考虑污垢热阻、材料导热性等附加因素。
六、结语
列管式换热器的设计与计算是一项综合性较强的工作，需要综合运用热力学、流体力学和传热学知识。掌握上述公式和设计流程，有助于提高换热器的效率和可靠性。在实际应用中，建议结合专业软件或工程经验进行详细计算与优化。
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